JP3696384B2

JP3696384B2 - 電動機の駆動装置

Info

Publication number: JP3696384B2
Application number: JP25105197A
Authority: JP
Inventors: 修鶴宮; 昭男小林; 孝夫黒澤; 伸夫杉谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-09-16
Also published as: JPH1198888A; US5969919A; DE19842438A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種のセンサからの信号に基づくコンピュータ制御により駆動される電動機の駆動装置に関する。
詳細には、車両に搭載されるパワーステアリング装置、四輪操舵装置等の電動機の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機の駆動、例えば車両の電動パワーステアリング装置においては、運転者のステアリングホイールの操作に伴って発生する操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、操舵トルク信号や他のセンサからの信号に基づいて電動機を駆動する駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を発生し、この信号で駆動装置を介して電動機を駆動し、ステアリング系に操舵補助力を作用させるようにしている。
そして、電動機の駆動装置としては、接合形ＦＥＴやＭＯＳタイプＦＥＴ（逆方向ダイオードを内蔵している）等の２つのスイッチング素子を直列に接続した回路を２つ並列に接続して構成されたブリッジ回路（Ｈブリッジ回路）で構成し、また２つの直列回路の接続点に電動機駆動用電源を供給し、各直列回路の２つのスイッチング素子の接続点を電動機に接続したものは知られている。
しかし、従来は、電動機の駆動装置は１系統しかなかった。
【０００３】
また、エンジン等の制御に対してバックアップ用のＣＰＵを備えて制御装置の２系統化は行われていたが、電動パワーステアリング装置のような電動機の駆動装置に対してのバックアップ機構はなく１系統で電動パワーステアリング装置の駆動を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように電動機の駆動を１系統で行う場合や、単に電動機の駆動を２系統にした場合には以下のような課題がある。
【０００５】
電動機の駆動を１系統で行う場合には、駆動装置の一部が故障した場合、その時点でシステム機能が停止してしまう課題がある。
【０００６】
例えば駆動装置を構成するスイッチング素子がオフ故障（スイッチング素子がオフして通電しない状態で固定される故障）の時には、電動機に供給する電動機駆動用電源が通電できず電動機の駆動ができない課題がある。
【０００７】
また、スイッチング素子がオン故障（スイッチング素子がオンして通電した状態で固定される故障）の時には、電動機に供給する電動機駆動用電源が遮断できず電動機の制御ができない課題がある。
【０００８】
前述の課題を解決するために、電動機の駆動装置を単純に２系統に構成し、一方の駆動装置で電動機を駆動するとともに、他方の駆動回路の駆動を停止した場合には、電動機駆動用電源から他方の電動機駆動回路に電流が回り込んでしまう課題がある。
【０００９】
また、他方の駆動装置を構成するスイッチング素子がオン故障した状態において、一方の駆動装置で電動機を駆動すると、他方の駆動装置が閉回路を形成し、電動機が発電作用をしてしまう課題がある。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は電動機の駆動装置を２系統備え、一方の駆動装置で電動機を駆動するとともに、一方の駆動装置が故障した場合には他方の駆動装置で電動機を駆動することによって電動機をなるべく停止することなく継続して駆動するととともに、駆動側の駆動装置から停止側の駆動装置への電流の回り込みの防止と、ブリッジ回路を形成するスイッチング素子のオン故障時に駆動装置による発電作用の防止をすることができる電動機の駆動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明に係る電動機の駆動装置は、逆接ダイオードを内蔵した２対のスイッチング素子を備えるブリッジ回路と、該ブリッジ回路から電動機間を繋ぐ複数の電動機線と、を備え、電動機を可逆回転駆動するようにした電動機の駆動装置において、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、一方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線、および他方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチ全てを開成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る電動機の駆動装置は、一方・他方のブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る電動機の駆動装置は、電源と電動機間に複数のスイッチング素子を備えるブリッジ回路を並列に２組設けるとともに、該２組のブリッジ回路それぞれから電動機間を繋ぐ複数の電動機線と、が設けられ、一方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線、および他方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線に開閉スイッチを設けて、一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに、他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチ全てを開成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る電動機の駆動装置は、一方・他方のブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電動機の駆動装置は、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、それぞれのブリッジ回路と電動機間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを開成したので、電動機の駆動を継続するとともに、他方のブリッジ回路のスイッチング素子がオン故障しても、このブリッジ回路による発電作用を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る電動機の駆動装置は、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、それぞれのブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したので、電動機を継続して駆動できるとともに、他方のブリッジ回路への電流の回り込みを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、この発明は、回転子と固定子を１系統で構成し、回転子に電源供給する接触子は２系統を有する電動機と、この電動機を駆動するためのブリッジ回路を含む電動機駆動手段を２つ用いて、電動機の駆動停止を極力回避するものである。
【００１８】
図１はこの発明を適用する電動式パワーステアリング装置の全体構成図である。
図１の電動式パワーステアリング装置１は、ハンドル２に一体的に設けられたステアリング軸３に自在継ぎ手４ａ，４ｂを備えた連結軸４を介してステアリングギヤボックス（図示せず）内に設けられたラック＆ピニオン機構７ａによって、機械的に連結され手動操舵力発生手段６が構成される。
【００１９】
ステアリング軸３の回転運動は、ラック＆ピニオン機構７ａによりラック軸７の往復運動に変換される。
ラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して転動輪としての左右の前輪９が連結され、手動操舵力発生手段６を介して、マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向きを変えている。
【００２０】
手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減するため、操舵補助力を供給する電動機１０をラック軸７の同軸上に配置し、また同様にボールネジ機構１１を同軸上に配置し、これを介し電動機の発生する操舵補助力を推力に変換してラック軸７に作用させる。
【００２１】
ステアリングギヤボックス内には手動トルクを検出するための操舵トルクセンサ１２を設け、トルク信号Ｔを電子制御手段１５に供給する。
尚、操舵トルクセンサ１２は、操舵の回転方向とトルク量に応じたトルク信号Ｔを出力する。
【００２２】
また、車速センサ１３により車両の速度を検出し、車速信号Ｖを電子制御手段１５に供給する。
【００２３】
電子制御手段１５は、電動機制御手段と電動機駆動手段を備え、操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔと車速センサ１３が検出する車速信号Ｖに基づいて決定した電動機駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）で電動機駆動手段（例えば、ＦＥＴを用いたブリッジ回路）を介して電動機１０をＰＷＭ駆動する。
【００２４】
また、電子制御手段１５は、ＦＥＴを用いたブリッジ回路を含む電動機駆動手段を２つ並列に設け、一方のブリッジ回路を使用している時には他方のブリッジ回路に電流が流れないようにしている。
さらに、電子制御手段１５は、一方のブリッジ回路が故障した時には、他方の電動機駆動手段に切り替える。
【００２５】
図２は本発明に係る電動機の駆動装置の要部ブロック構成図である。
なお、本図の構成は、１つの電動機とブリッジ回路を含む電子制御手段を２つ設け、一方のブリッジ回路が故障した場合には、他方のブリッジ回路に切り替えて電動機の駆動を継続する電動機の駆動装置に関する。
【００２６】
図２において、本発明の電動機の駆動装置を適用した電動パワーステアリング装置は、１つの操舵トルクセンサ１２と、１つの車速センサ１３と、２つの電子制御手段１５ａ、１５ｂと、１つの電動機１０とから構成する。
なお、操舵トルクセンサ１２と車速センサ１３をそれぞれ２つ設け、操舵トルク信号および車速信号Ｖを別々に電子制御手段１５ａ、１５ｂに供給するように構成してもよい。
【００２７】
電子制御手段Ａ１５ａは、マイクロプロセッサを基本に構成し、電動機制御手段Ａ１７ａと電動機駆動装置Ａ１６ａと故障検出手段Ａ１８ａとを備る。
電動機制御手段Ａ１７ａは、操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔの絶対値と方向、および車速センサ１３が検出する車速信号Ｖに基づいて電動機制御信号Ｃｏを演算し、電動機駆動装置Ａ１６ａに供給する。
電動機駆動装置Ａ１６ａは、電動機制御信号Ｃｏに基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出力する。
【００２８】
同様に電子制御手段Ｂ１５ｂは、マイクロプロセッサを基本に構成し、電動機制御手段Ｂ１７ｂと電動機駆動装置Ｂ１６ｂと故障検出手段Ｂ１８ｂとを備える。
電動機制御手段Ｂ１７ｂは、操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔの絶対値と方向、および車速センサ１３が検出する車速信号Ｖに基づいて電動機制御信号Ｃｏを演算し、電動機駆動装置Ｂ１６ｂに供給する。
電動機駆動装置Ｂ１６ｂは、電動機制御信号Ｃｏに基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出力する。
【００２９】
ただし、電子制御手段Ａ１５ａと電子制御手段Ｂ１５ｂは、同一構成、作用であり、電動機１０に供給する電動機駆動信号Ｍｏは、全く等しい値である。
また、電動機駆動装置Ａ１６ａと電動機駆動装置Ｂ１６ｂにおいて、スイッチ駆動回路Ａ２０ａとスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂ、開閉スイッチＰＳＷ１と開閉スイッチＰＳＷ２、開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ３、開閉スイッチＦＳＷ２と開閉スイッチＦＳＷ４、ブリッジ回路Ａ１９ａとブリッジ回路Ｂ１９ｂがそれぞれ対応し、さらにインターフェイス回路ａとインターフェイス回路ｂ、電流検出回路ａと電流検出回路ｂ、ＦＥＴＱ１とＱ５、ＦＥＴＱ２とＱ６、ＦＥＴＱ３とＱ７、ＦＥＴＱ４とＱ８、内蔵ダイオードＤ１とＤ５、内蔵ダイオード内蔵ダイオードＤ２とＤ６、内蔵ダイオードＤ３とＤ７、内蔵ダイオードＤ４とＤ８、電動機電流検出用抵抗ｒａとｒｂとがそれぞれ構成、作用が同等に対応している。
【００３０】
電動機制御手段Ａ１７ａは、ＲＯＭ等のメモリを有し、実験や理論計算等に基づいて設定した操舵トルクＴおよび車速信号Ｖと対応する電動機制御量である電動機制御信号Ｃｏのデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換されたトルク信号Ｔ及び車速信号Ｖ入力に対応したＣｏを選択して出力し、電動機駆動装置Ａ１６ａに供給する。
【００３１】
また、電動機制御手段Ａ１７ａは、電流検出回路ａによって電動機１０に流れる電流を検出し、この電流信号Ｉｓａをフィードバックして電動機１０に最適な電動機制御信号Ｃｏを電動機駆動装置Ａ１６ａに供給し、ブリッジ回路Ａ１９ａを介して電動機１０を駆動する。
【００３２】
電動機駆動装置Ａ１６ａは、ブリッジ回路Ａ１９ａ、スイッチ駆動回路Ａ２０ａ、開閉スイッチＦＳＷ１、ＦＳＷ２と開閉スイッチＰＳＷ１で構成する。
また、ブリッジ回路Ａ１９ａは、インターフェイス回路ａと４個のＦＥＴ（内蔵逆方向ダイオードを含む）で構成したブリッジ回路と電流検出回路ａと電動機電流検出用抵抗ｒａで構成する。
【００３３】
電動機駆動装置Ａ１６ａは、電動機駆動用電源２２（ＤＣ１２Ｖ）から高電位側の電源を開閉スイッチＰＳＷ１を介してブリッジ回路Ａ１９ａに供給し、インターフェース回路ａに入力される電動機制御信号Ｃｏに基づいてブリッジ回路Ａ１９ａを駆動制御し、出力された電動機駆動信号Ｍｏを開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ２を介して電動機１０に供給して電動機１０を駆動する。
【００３４】
ブリッジ回路Ａ１９ａは、インターフェイス回路ａと４個のＦＥＴ（内蔵逆方向ダイオードを含む）で構成したブリッジと電流検出回路ａと抵抗ｒａで構成する。
インターフェース回路ａに入力される電動機制御信号Ｃｏは、例えば電動機１０の回転方向を制御する方向信号と電動機１０の駆動量（駆動トルクと回転数）を制御するＰＷＭ信号から形成する。
【００３５】
例えば、電動機１０を左回転させる場合、方向信号によりＦＥＴのＱ４をオン制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によりＦＥＴのＱ２のゲートを制御する。
さらに、電動機１０を右回転させる場合、方向信号によりＦＥＴのＱ１をオン制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によりＦＥＴのＱ３のゲートを制御する。
また、ＦＥＴのＱ１とＱ４、またはＦＥＴのＱ２とＱ３を同時にオン制御して電動機１０の入力端子間を短絡して、電磁制動をかけるよう制御することもできる。
【００３６】
ブリッジ回路Ａ１９ａは、ブリッジの回路の配線間の短絡や地絡などの故障時や、ブリッジ回路に用いるスイッチング素子自身の故障時において、抵抗ｒａの両端に発生する電位を電流検出回路ａで検出し、検出した電流検出信号Ｉｓａを故障検出手段Ａ１８ａに供給する。
【００３７】
スイッチ駆動回路Ａ２０ａは、故障検出手段Ａ１８ａからの検出信号Ｔｓａに対応して、ブリッジ回路Ａ１９ａと電動機１０との間に設けた開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ２および電動機駆動用電源２２とブリッジ回路Ａ１９ａとの間に設けた開閉スイッチＰＳＷ１とを駆動するスイッチ駆動信号Ｓｓａを開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ２および開閉スイッチＰＳＷ１に供給する。
【００３８】
開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ２および開閉スイッチＰＳＷ１は、電子式開閉スイッチまたは機械式開閉スイッチ（電磁式）からなる。
また、開閉スイッチＦＳＷ１と開閉スイッチＦＳＷ２および開閉スイッチＰＳＷ１は、スイッチ駆動回路Ａ２０ａからのスイッチ駆動信号Ｓｓａによって、例えばＨレベル信号によって駆動し、各々スイッチを閉成する。
【００３９】
故障検出手段Ａ１８ａは、発信回路、比較回路等から構成し、電流検出回路ａからの電流検出信号Ｉｓａと電動機制御手段Ａ１７ａからの電動機制御信号Ｃｏの比較により故障を検出し、検出信号Ｔｓａを同じ電子制御手段系にあるスイッチ駆動回路Ａ２０ａに供給して開閉スイッチＦＳＷ１、開閉スイッチＦＳＷ２および開閉スイッチＰＳＷ１を開成し、電動機１０とブリッジ回路Ａ１９ａとを遮断するとともに、電動機駆動用電源２２とブリッジ回路Ａ１９ａとの間を遮断する。
【００４０】
また、故障検出手段Ａ１８ａは、バックアップ用の電子制御手段Ｂ１５ｂの故障検出手段Ｂ１８ｂに故障検出の故障信号Ｔｃａを供給し、電子制御手段Ｂ１５ｂに備っている電動機駆動装置Ｂ１６ｂを動作させ、開閉スイッチＰＳＷ２を閉状態にして電動機駆動電源２２をブリッジ回路Ｂ１９ｂに供給し、開閉スイッチＦＳＷ３と開閉スイッチＦＳＷ４を閉状態にして、ブリッジ回路Ｂ１９ｂを駆動制御させて、電動機駆動信号Ｍｏを電動機１０に供給する。
【００４１】
さらに、故障検出手段Ａ１８ａは、操舵トルクセンサ１２や車速センサ１３等の各種のセンサや部品およびＣＰＵを含む各種の回路等の故障に対しても検出し、バックアップ用の電子制御手段Ｂ１５ｂの故障検出手段Ｂ１８ｂに故障検出の故障信号Ｔｃａを供給し、電子制御手段Ｂ１５ｂに切換て制御の継続を行う。
【００４２】
また、故障検出手段Ａ１８ａは、初期故障診断時に疑似信号を電動機駆動装置Ａ１６ａに入力することにより、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１、ＦＳＷ２の故障を検出し、故障信号Ｔｃａを故障検出手段Ｂ１８ｂに供給する。
【００４３】
電動機１０は、回転子と固定子には１系統で電源を供給し、回転子に電動機駆動用電源を供給する接触子は２系統を有する。
【００４４】
電動機駆動装置Ａ１６ａが正常時には、電動機駆動用電源２２を開閉スイッチＰＳＷ１（閉成）を介してブリッジ回路Ａ１９ａに供給し、ＰＷＭ制御された電動機駆動信号Ｍｏを開閉スイッチＦＳＷ１（閉成）と開閉スイッチＦＳＷ２（閉成）を介して供給し、電動機１０を駆動する。
この時、電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４は開成されている。
【００４５】
また、電動機駆動装置Ａ１６ａが故障時には、電動機駆動用電源２２を開閉スイッチＰＳＷ２（閉成）を介してブリッジ回路Ｂ１９ｂに供給し、ＰＷＭ制御された電動機駆動信号Ｍｏを開閉スイッチＦＳＷ３（閉成）と開閉スイッチＦＳＷ４（閉成）を介して供給し、電動機１０を駆動する。
この時、電動機駆動装置Ａ１６ａの開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２は開成されている。
【００４６】
通常は電動機駆動装置Ａ１６ａによって、電動機１０の駆動を行い、電動機駆動装置Ａ１６ａが故障した場合（スイッチング素子自身の故障や内蔵ダイオードも含む）には、電動機駆動装置Ｂ１６ｂに切り替えるとともに、電動機の駆動装置の故障をワーニングランプを点灯または点滅させたり、音声による警報で運転者に故障を知らせる。
【００４７】
また、電動機駆動装置Ａ１６ａによる通常の使用時には、バックアップ用の電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＰＳＷ２を開状態にして、電動機駆動用電源２２の電流を電動機駆動装置Ｂ１６ｂに回り込まない様にする。
【００４８】
例えば、電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＰＳＷ２が閉成していると、電動機１０が前輪９のセルフアライニングトルクのよって回転させられて発電作用をしている時には、ＧＮＤ→ｒｂ→Ｄ７→Ｄ８→ＰＳＷ２→電動機駆動用電源２２の経路で逆電流が流れる場合があり、電動機制御手段Ａ１７ａによる制御が正確に行われない虞れがある。
【００４９】
また、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障して電動機駆動装置Ａ１６ａによる電動機１０の駆動時には、バックアップ用の電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＦＳＷ３と開閉スイッチＦＳＷ４を開成して、ブリッジ回路Ｂ１９ｂが閉回路を構成して電動機１０による発電作用が発生しないようにする。
例えば、ＦＥＴＱ５がオン故障していると、電動機１０→ＦＳＷ４→Ｄ８→Ｑ５→ＦＳＷ３→電動機１０の閉回路が形成され、電動機１０が発電作用をしてしまう。
【００５０】
さらに、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障して電動機駆動装置Ａ１６ａにより電動機１０を駆動する場合には、開閉スイッチＰＳＷ２を開成する。
例えば、ブリッジ回路Ｂ１９ｂのＦＥＴＱ５が地絡していると、電動機駆動用電源２２→ＰＳＷ２→Ｑ５→ＧＮＤの経路で電流が流れてしまう。
【００５１】
もちろん、バックアップ時の電動機駆動装置Ｂ１６ｂ駆動時には、メインの電動機駆動装置Ａ１６ａの開閉スイッチＦＳＷ１、開閉スイッチＦＳＷ２および開閉スイッチＰＳＷ１は開成し、電動機１０とブリッジ回路Ａ１９ａとを遮断するとともに、電動機駆動用電源２２とブリッジ回路Ａ１９ａとの間を遮断する。
【００５２】
また、電動機駆動装置Ａ１６ａと電動機駆動装置Ｂ１６ｂは、故障検出手段Ａ１８ａおよび故障検出手段Ｂ１８ｂからの故障信号を受けた時には、電動機の駆動装置の故障をワーニングランプを点灯または点滅させたり、音声による警報で運転者に故障を知らせる。
【００５３】
また、バックアップ用の電動機駆動装置Ｂ１６ｂは、電動機駆動装置Ａ１６ａと同じ構成、作用であり、バックアップ用の電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障した場合は、開閉スイッチＦＳＷ３と開閉スイッチＦＳＷ４および開閉スイッチＰＳＷ２は開状態にし、メインの電動機駆動装置Ａ１６ａの故障検出手段Ａ１８ａに故障信号Ｔｃｂを供給する。
【００５４】
なお、本実施例においては、電動機制御手段Ａ１７ａの故障を故障検出手段Ａ１８ａで検出し、故障信号Ｔｃａを出力することにより電動機制御手段Ｂ１７ｂに切り替えて電動機１０を駆動するようにすることもできる。
【００５５】
このように、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、それぞれのブリッジ回路と電動機間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを開成したので、電動機の駆動を継続するとともに、他方のブリッジ回路への電流の回り込みを防止し、また他方のブリッジ回路のスイッチング素子がオン故障しても、このブリッジ回路による発電作用を防止することができる。
【００５６】
図３は本発明に係る電動機の駆動装置の第２実施例ブロック構成図である。
なお、本図の構成は、１つの電動機と、駆動装置の故障を検出する１つの故障検出手段と、ブリッジ回路を含む電動機駆動装置を２つ設けた電子制御手段からなり、故障検出手段が一方の電動機駆動装置の故障を検出すると、故障信号を一方の電動機駆動装置にはそのまま、他方の電動機駆動装置には反転させて伝達する電動機の駆動装置に関する。
【００５７】
図３において、本発明の電動機の駆動装置を適用した電動パワーステアリング装置は、操舵トルクセンサ１２と、車速センサ１３と、２つの電動機駆動装置Ａ１６ａ、１６ｂと、故障検出手段１８と、電動機制御手段１７と、インバータ１８ｃと、ＡＮＤ回路１８ｄとを備えた電子制御手段１５と、電動機１０とから構成する。
【００５８】
電子制御手段１５は、マイクロプロセッサを基本に構成し、電動機制御手段１７、電動機駆動装置Ａ１６ａ、電動機駆動装置Ｂ１６ｂ、故障検出手段１８、インバータ１８ｃ、ＡＮＤ回路１８ｄを備え、操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔの絶対値と方向および車速センサ１３が検出する車速信号Ｖに基づいて電動機制御信号Ｃｏを演算し、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂに供給し、正常時に電動機駆動装置Ａ１６ａで電動機制御信号Ｃｏに基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出力する。
また、故障時には、電動機駆動装置Ｂ１６ｂで電動機制御信号Ｃｏに基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出力する。
【００５９】
但し、電動機駆動装置Ａ１６ａと電動機駆動装置Ｂ１６ｂとは、同じ構成、作用を行い、電動機１０に供給する電動機駆動信号Ｍｏは、全く等しい値である。
【００６０】
電動機制御手段１７は、図２で説明した電動機制御手段Ａ１７ａと構成および作用が同じであるために、ここでは説明を省略する。
【００６１】
また、インターフェース回路ａ、インターフェース回路ｂ、ブリッジ回路Ａ、ブリッジ回路Ｂと電流検出回路ａの一部、電流検出回路ｂの一部、スイッチ駆動回路Ａ２０ａの一部、スイッチ駆動回路Ｂ２０ｂの一部についても、図２での電動機制御手段Ａ１７ａ中で説明した構成および作用が同じであるために、ここでは説明を省略する。
【００６２】
故障検出手段１８は、発信回路、比較回路等から構成し、検出信号Ｔｓａをスイッチ駆動回路Ａ２０ａおよびインバータ１８ｃに供給するとともに、検出信号ＴｓｃをＡＮＤ回路１８ｄに供給して電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂの駆動または停止を制御する。
また、故障検出手段１８が故障を検出した場合には、電子制御手段１５から電動機の駆動装置の故障をワーニングランプを点灯または点滅させたり、音声による警報で運転者に故障を知らせる。
【００６３】
故障検出手段１８から供給される検出信号Ｔｓａおよび検出信号Ｔｓｃは、電動機駆動装置Ａ１６ａまたは電動機駆動装置Ｂ１６ｂの故障に対応して以下のように形成する。
【００６４】
電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに正常な場合には検出信号Ｔｓａおよび検出信号Ｔｓｃがともに、例えばＨレベルの信号を出力する。
【００６５】
電動機駆動装置Ａ１６ａが故障で、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが正常な場合には検出信号ＴｓａがＬレベル、検出信号ＴｓｃはＨレベルの信号を出力する。
一方、電動機駆動装置Ａ１６ａが正常で電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障の場合には、検出信号ＴｓａがＨレベル、検出信号ＴｓｃがＬレベルの信号を出力する。
さらに、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに故障の場合には、検出信号Ｔｓａおよび検出信号ＴｓｃがともにＬレベルの信号を出力する。
【００６６】
電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに正常な場合、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＨレベルの検出信号Ｔｓａが供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２が閉成されて電動機１０が駆動される。
【００６７】
一方、この状態で、ＡＮＤ回路１８ｄにはインバータ１８ｃを介してＨレベルの検出信号Ｔｓａの反転信号Ｔｓｂ（Ｌレベル）とＨレベルの検出信号Ｔｓｃが供給される。
ＡＮＤ回路１８ｄで論理積演算されたＬレベルの検出信号Ｔｓｄがスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂが供給されると、開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４は開成されて電動機駆動装置Ｂ１６ｂによる電動機１０の駆動が禁止される。
【００６８】
電動機駆動装置Ａ１６ａが故障の場合、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＬレベルの検出信号Ｔｓａが供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２が開成されて電動機駆動装置Ａ１６ａによる電動機１０の駆動が禁止される。
【００６９】
一方、電動機駆動装置Ａ１６ａが故障で電動機駆動装置Ｂ１６ｂが正常の場合、ＡＮＤ回路１８ｄにはインバータ１８ｃを介してＬレベルの検出信号Ｔｓａの反転信号Ｔｓｂ（Ｈレベル）とＨレベルの検出信号Ｔｓｃが入力されるため、論理積演算されたＨレベルの検出信号Ｔｓｄがスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給され、開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４は閉成されて電動機駆動装置Ｂ１６ｂによる電動機１０の駆動が実行される。
【００７０】
また、電動機駆動装置Ａ１６ａが正常で、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障の場合、Ｈレベルの検出信号Ｔｓａがスイッチ駆動回路Ａ２０ａに供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ２およびＦＳＷ３が閉成されて電動機駆動装置Ａ１６ａによる電動機１０の駆動が実行される。
一方、同時にＡＮＤ回路１８ｄにはインバータ１８ｃを介してＨレベルの検出信号Ｔｓａの反転信号Ｔｓｂ（Ｌレベル）とＬレベルの検出信号Ｔｓｃが入力されるため、論理積演算されたＬレベルの検出信号Ｔｓｄがスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給され、開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４は開成されて電動機駆動装置Ｂ１６ｂによる電動機１０の駆動が禁止される。
【００７１】
次に、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに故障の場合、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＬレベルの検出信号Ｔｓａが供給され、スイッチ駆動回路Ｂ２０ｂにもＬレベルの検出信号Ｔｓｄが供給されることにより、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１、ＦＳＷ２、ＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４の全てが開成され、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂによる電動機１０の駆動が禁止される。
【００７２】
電動機１０は、回転子と固定子には１系統で電源を供給し、回転子に電動機駆動用電源を供給する接触子は２系統を有する。
【００７３】
図２で説明したように、電動機駆動装置Ａ１６ａが正常時には、電動機駆動用電源２２を開閉スイッチＰＳＷ１（閉成）を介してブリッジ回路Ａ１９ａに供給し、ＰＷＭ制御された電動機駆動信号Ｍｏを開閉スイッチＦＳＷ１（閉成）と開閉スイッチＦＳＷ２（閉成）を介して供給し、電動機１０を駆動する。
この時、電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４は開成されている。
【００７４】
また、電動機駆動装置Ａ１６ａが故障時には、電動機駆動用電源２２を開閉スイッチＰＳＷ２（閉成）を介して電動機駆動装置Ｂ１６ｂに供給し、ＰＷＭ制御された電動機駆動信号Ｍｏを開閉スイッチＦＳＷ３（閉成）と開閉スイッチＦＳＷ４（閉成）を介して供給し、電動機１０を駆動する。
この時、電動機駆動装置Ａ１６ａの開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２は開成されている。
【００７５】
前述したように、電動機駆動装置Ａ１６ａの正常動作時には電動機駆動装置Ｂ１６ｂと電動機１０とを開閉スイッチＰＳＷ２を開成して電気的に完全に切り離し、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが正常動作時には開閉スイッチＰＳＷ１も開成して電動機駆動装置Ａ１６ａと電動機１０とを電気的に完全に切り離すことにより、電動機１０を介して電動機駆動装置Ａ１６ａと電動機駆動装置Ｂ１６ｂとが電気的に干渉することを防止する。
【００７６】
例えば、電動機駆動装置Ａ１６ａが正常動作時に、電動機駆動装置Ｂ１６ｂの開閉スイッチＰＳＷ２が閉成していると、電動機１０が前輪９のセルフアライニングトルクのよって回転させられて発電作用をしている時には、ＧＮＤ→ｒｂ→Ｄ７→Ｄ８→ＰＳＷ２→電動機駆動用電源２２の経路で逆電流が流れる場合があり、電動機制御手段Ａ１７ａによる制御が正確に行われない虞れがある。
【００７７】
また、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障して電動機駆動装置Ａ１６ａによる電動機１０の駆動時には、バックアップ用のブリッジ回路Ｂ１９ｂの開閉スイッチＦＳＷ３と開閉スイッチＦＳＷ４を開成して、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが閉回路を構成して電動機１０による発電作用が発生しないようにする。
例えば、ＦＥＴＱ５がオン故障していると、電動機１０→ＦＳＷ４→Ｄ８→Ｑ５→ＦＳＷ３→電動機１０の閉回路が形成され、電動機１０が発電作用をしてしまう。
【００７８】
さらに、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障して電動機駆動装置Ａ１６ａにより電動機１０を駆動する場合には、開閉スイッチＰＳＷ２を開成する。
例えば、ブリッジ回路Ｂ１９ｂのＦＥＴＱ５が地絡していると、電動機駆動用電源２２→ＰＳＷ２→Ｑ５→ＧＮＤの経路で電流が流れてしまう。
【００７９】
このように、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂのいずれか一方または双方が故障しても、故障が発生した電動機駆動装置を電動機１０から完全に切り離すことができるので、電流の回り込みの防止と、ブリッジ回路を形成するスイッチング素子のオン故障時に駆動装置による発電作用の防止をすることができる。
【００８０】
図４は本発明に係る電動機の駆動装置の第３実施例ブロック構成図である。
なお、本図の構成は、２つの電動機駆動装置と、２つの故障検出手段とを備えた電子制御手段とからなり、一方の故障検出手段が一方の電動機駆動装置の故障を検出した時、一方の電動機駆動装置に検出信号をそのまま供給するとともに、他方の電動機駆動装置には一方の故障検出手段からの検出信号を反転させた検出信号と他方の故障検出手段の検出信号との論理積信号を供給する電動機の駆動装置に関する。
【００８１】
図４において、本発明の電動機の駆動装置を適用した電動パワーステアリング装置は、２つの故障検出手段Ａ１８ａと故障検出手段Ｂ１８ｂを備え、故障検出手段Ａ１８ａからの検出信号Ｔｓａを反転させた検出信号Ｔｓｃと、故障検出手段Ｂ１８ｂからの検出信号Ｔｓｂとの論理積を演算した検出信号Ｔｓｄをスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給するよう構成した点が図３と異なる。
したがって、以下に構成の異なる故障検出手段Ａ１８ａと故障検出手段Ｂ１８ｂについて説明する。
【００８２】
故障検出手段Ａ１８ａおよび故障検出手段Ｂ１８ｂは、発信回路、比較回路等から構成し、故障検出手段Ａ１８ａからの検出信号Ｔｓａをスイッチ駆動回路Ａ２０ａおよびインバータ１８ｃに供給するとともに、故障検出手段Ｂ１８ｂからの検出信号ＴｓｂをＡＮＤ回路１８ｄに供給する。
また、インバータ１８ｃからの検出信号ＴｓｃをＡＮＤ回路１８ｄに供給し、ＡＮＤ回路１８ｄで検出信号Ｔｓｂと検出信号Ｔｓｃの論理積を演算し、演算した検出信号Ｔｓｄをスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給する。
検出信号ＴｓａおよびＴｓｄに基づいて電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂの駆動または停止を制御する。
故障検出手段Ａ１８ａおよび故障検出手段Ｂ１８ｂが故障を検出した場合には、電子制御手段１５から電動機の駆動装置の故障をワーニングランプを点灯または点滅させたり、音声による警報で運転者に故障を知らせる。
【００８３】
故障検出手段Ａ１８ａから供給される検出信号Ｔｓａおよび故障検出手段Ｂ１８ｂから供給される検出信号Ｔｓｂは、電動機駆動装置Ａ１６ａまたは電動機駆動装置Ｂ１６ｂの故障に対応して以下のように形成する。
【００８４】
電動機駆動装置Ａ１６ａが正常な場合には、故障検出手段Ａ１８ａから、例えばＨレベルの検出信号Ｔｓａを出力し、電動機駆動装置Ａ１６ａが故障の場合には、Ｌレベルの検出信号Ｔｓａを出力するよう構成する。
【００８５】
また、電動機駆動装置Ｂ１６ｂ正常な場合には、故障検出手段Ｂ１８ｂから、例えばＨレベルの検出信号Ｔｓｂを出力し、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが故障の場合には、Ｌレベルの検出信号Ｔｓｂを出力するよう構成する。
【００８６】
電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに正常な場合、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＨレベルの検出信号Ｔｓａが供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２が閉成されて電動機１０が駆動される。
【００８７】
一方、この状態で、ＡＮＤ回路１８ｄにはインバータ１８ｃを介してＨレベルの検出信号Ｔｓａの反転信号Ｔｓｃ（Ｌレベル）とＨレベルの検出信号Ｔｓｂが供給される。
【００８８】
ＡＮＤ回路１８ｄの出力である検出信号ＴｓｄはＬレベルとなってスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給され、開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４が開成されて電動機駆動装置Ｂ１６ｂを介しての電動機１０の駆動が禁止される。
【００８９】
電動機駆動装置Ａ１６ａが故障で、電動機駆動装置Ｂ１６ｂが正常な場合、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＬレベルの検出信号Ｔｓａが供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１およびＦＳＷ２が開成されて電動機駆動装置Ａ１６ａを介しての電動機１０の駆動が禁止される。
【００９０】
一方、この状態で、ＡＮＤ回路１８ｄにはインバータ１８ｃを介してＬレベルの検出信号Ｔｓａの反転した検出信号Ｔｓｃ（Ｈレベル）とＨレベルの検出信号Ｔｓｂが入力されて論理積が演算され、Ｈレベルの検出信号Ｔｓｄがスイッチ駆動回路Ｂ２０ｂに供給されることにより、開閉スイッチＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４が閉成されて電動機１０が駆動される。
【００９１】
電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂがともに故障の場合、検出信号Ｔｓａおよび検出信号Ｔｓｂの双方がＬレベルとなり、スイッチ駆動回路Ａ２０ａにはＬレベルの検出信号Ｔｓａ、スイッチ駆動回路Ｂ２０ｂにはＬレベルの検出信号Ｔｓｄがそれぞれ供給され、開閉スイッチＰＳＷ１、ＦＳＷ１、ＦＳＷ２、ＰＳＷ２、ＦＳＷ３およびＦＳＷ４が全て開成され、電動機１０は電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂから完全に切り離されて駆動が禁止される。
【００９２】
このように、電動機駆動装置Ａ１６ａおよび電動機駆動装置Ｂ１６ｂのいずれか一方または双方が故障しても、故障が発生した電動機駆動装置を電動機１０から完全に切り離すことができるので、電流の回り込みの防止と、ブリッジ回路を形成するスイッチング素子のオン故障時に駆動装置による発電作用の防止をすることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る電動機の駆動装置は、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、それぞれのブリッジ回路と電動機間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを開成したので、電動機の駆動を継続するとともに、他方のブリッジ回路のスイッチング素子がオン故障しても、このブリッジ回路による発電作用を防止することができる。
【００９４】
また、本発明に係る電動機の駆動装置は、電源と電動機間にブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して電動機を回転駆動するとともに、それぞれのブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したので、電動機を継続して駆動できるとともに、他方のブリッジ回路への電流の回り込みを防止することができる。
【００９５】
よって、故障に際して電動機をなるべく停止することなく継続して駆動するととともに、駆動側の駆動装置から停止側の駆動装置への電流の回り込みの防止と、ブリッジ回路を形成するスイッチング素子のオン故障時に駆動装置による発電作用の防止をすることができる電動機の駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用する電動式パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】本発明に係る電動機の駆動装置の要部ブロック構成図
【図３】本発明に係る電動機の駆動装置の第２実施例ブロック構成図
【図４】本発明に係る電動機の駆動装置の第３実施例ブロック構成図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ハンドル、３…ステアリング軸、４…連結軸、４ａ，４ｂ…自在継ぎ手、５…ステアリングギヤボックス、６…手動操舵力発生手段、７…ラック軸、７ａ…ラック＆ピニオン、８…タイロッド、９…前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ機構、１２…操舵トルクセンサ、１３…車速センサ、１５…電子制御手段、１５ａ…電子制御手段Ａ、１５ｂ…電子制御手段Ｂ、１６ａ…電動機駆動装置Ａ、１６ｂ…電動機駆動装置Ｂ、１７ａ…電動機制御手段Ａ、１７ｂ…電動機制御手段Ｂ、１８ａ…故障検出手段Ａ、１８ｂ…故障検出手段Ｂ、１８ｃ…インバータ、１８ｄ…ＡＮＤ回路、１９ａ…ブリッジ回路Ａ、１９ｂ…ブリッジ回路Ｂ、２０ａ…スイッチ駆動手段Ａ、２０ｂ…スイッチ駆動手段Ｂ、２２…電動機駆動用電源、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８…逆方向接続ダイオード（内蔵ダイオード）、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８…スイッチング素子（ＦＥＴ）、ＰＳＷ１，ＰＳＷ２，ＦＳＷ１，ＦＳＷ２，ＦＳＷ３，ＦＳＷ４…開閉スイッチ、ｒａ，ｒｂ…抵抗、Ｃｏ…電動機制御信号、Ｉｓａ，Ｉｓｂ…電流検出信号、Ｍｏ…電動機駆動信号、Ｓｓａ…スイッチ駆動信号、Ｔ…トルク信号、Ｔｃａ，Ｔｃｂ…故障信号、Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃ，Ｔｓｄ…検出信号。

Claims

逆接ダイオードを内蔵した２対のスイッチング素子を備えるブリッジ回路と、
該ブリッジ回路から電動機間を繋ぐ複数の電動機線と、を備え、
電動機を可逆回転駆動するようにした電動機の駆動装置において、
電源と電動機間に前記ブリッジ回路を並列に２組設けてどちらか一方のブリッジ回路を介して前記電動機を回転駆動するとともに、
一方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線、および
他方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線にそれぞれ開閉スイッチを設けて
一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに
他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチ全てを開成したことを特徴とする電動機の駆動装置。
前記一方・他方のブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したことを特徴とする請求項１記載の電動機の駆動装置。
電源と電動機間に複数のスイッチング素子を備えるブリッジ回路を並列に２組設けるとともに、該２組のブリッジ回路それぞれから電動機間を繋ぐ複数の電動機線と、が設けられ、一方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線、および他方のブリッジ回路と電動機間を繋ぐ全ての電動機線に開閉スイッチを設けて、
一方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチを閉成するとともに、
他方のブリッジ回路と電動機間の開閉スイッチ全てを開成したことを特徴とする電動機の駆動装置。
前記一方・他方のブリッジ回路と電源間にそれぞれ開閉スイッチを設けて一方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを閉成するとともに他方のブリッジ回路と電源間の開閉スイッチを開成したことを特徴とする請求項３記載の電動機の駆動装置。